JP3792546B2

JP3792546B2 - Optical recording device

Info

Publication number: JP3792546B2
Application number: JP2001216324A
Authority: JP
Inventors: 達村下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003030911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年のインターネット等の高速・広域通信網による情報配信量の爆発的な増大や、コンピュータソフトの規模や処理データ量の飛躍的増大などにより、これらの情報を保持する記録装置の大容量化が強く求められている。また、種々の電子機器の小型化・高機能化が進み、衛星や携帯（モバイル、ウェアラブル）通信端末等への搭載が可能な小型軽量で大容量の記録装置のニーズが高まっている。これらを背景にして、要求される記録容量は短期間に桁違いに増大しており、１０ｃｍ^２当たり１.５５テラビット〔１平方インチ当り１テラ（１０^１２：Ｔ）ビット〕以上（テラビット級）の超高密度の実現が切望されており、その利用範囲と市場規模は非常に大きい（参考資料：光産業技術振興協会編、「光産業ロードマップ」）。特に、記録・再生・消去が可能なリライタブルメモリの需要が大きい。
本発明は、このテラビット級の超高記録面密度を有し、コインサイズ以下の小型・軽量なリライタブルメモリの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テラビット級の記録面密度では記録単位（ピット）のサイズを２０ナノメートル程度以下のレベル（ナノメートル＝１０^−９ｍ）と極めて小さくしなければならない（以下、本文ではこのようなナノメータサイズのピットをナノピット呼ぶことにする）。従来から使用されている磁気記録方式ではピットサイズがナノメートルレベルになると磁区の反転を保持できなくなる物理的限界がある。これにより磁気記録方式の記録面密度は１００ギガ（１０^９：Ｇ）ビット／６.５ｃｍ^２（≒平方インチ）程度が限界とされ、磁気記録方式によるテラビット級記録装置の実現は困難であるとされている。
【０００３】
また、レンズで絞ったレーザ光を用いる従来の光記録方式では光の回折限界により光照射範囲を光の波長の半分（サブミクロンレベル）以下にできないため面記録密度は１０Ｇビット／６.５ｃｍ^２（≒平方インチ）程度が限界とされ、やはりナノピットを必要とするテラビット級記録装置に適用することができない。
【０００４】
近年、光の波長よりも小さな寸法の開口を持つプローブからにじみ出て光の波長より小さい領域に局在する光（これを近接場光と呼ぶ）を用いて高密度の光記録装置を実現しようとする研究がなされている。ただし、近接光によるナノピットの記録・再生では信号光のＳＮ比が小さく、いまだ研究段階にある。
【０００５】
そこで、ナノピットヘ効率良くパワーを注入し、また高いＳＮ比で信号光を検出できるように、透明性と導電性を兼ね備えて先端の尖った導電性プローブから記録媒体の微小領域へ電流を注入し、この電流によって生じた光を同じ導電性プローブで集光する方法が提案された。上記電流により電気伝導率が著しく変化する相変化媒体と、上記電流により光を放出する発光媒体とを基板上に積層して記録媒体を構成し、プローブ電流により相変化媒体にナノピットを形成し、この電流で生じた光を同じ導電性プローブで高効率に集光して光信号として取り出すものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、記録装置を構成するには、上記記録媒体上の所定のナノピットに導電性プローブを正確に位置合わせするトラッキングや、ヘッドヘの電流供給や、さらには集光した光のヘッドから外部回路への伝送を確実に行う機構が必要となる。
しかし、従来の技術ではヘッドはセンチメートルサイズの長尺なアームの先端に取り付けられており、これをボイスコイル等で位置調整してトラッキングしていた。この機構では位置決め精度が十分でなくナノピットのトラッキングが困難であるという課題があった。また、トラッキングによって位置が移動する集光プローブから外部の光導波路へ光を伝送する構造を持った記録装置は今までなかった。
そこで、プローブ電流発光によるナノピットを正確にトラッキングすると共に、移動するヘッドヘ安定してプローブ電流を供給し、またプローブで集光した光をヘッドから外部光回路へ効率的に伝送する機構を装備して、ナノピットのリライタブル・テラビットメモリを実現することが課題となっていた。
さらに従来の技術では、メモリの小型軽量化や並列処理のために同一装置に複数のヘッドを搭載することが困難であり、この課題を解決する必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決するものであって、記録媒体上の所定のナノピットに導電性プローブを正確に位置合わせするトラッキングや、ヘッドへの電流の供給や、集光した光のヘッドから外部回路への伝送を確実に行える機構を有し、情報の記録・再生・消去を反復して行えるテラビット級のリライタブル（再記録可能）な光記録装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
請求項１に記載のように、基板上に、電流の注入により発光する発光媒体と、光透過性があり、かつ電流による加熱で電気伝導率が可逆的に変化する相変化媒体とを積層してなる記録媒体と、上記記録媒体に電流を注入する手段および上記記録媒体から生じた光を集光する手段を搭載したヘッドとを少なくとも具備する光記録装置であって、上記記録媒体は円板状の記録媒体であり、上記円板状の記録媒体をその中心軸の周りに回転させる回転駆動機構と、上記円板状の記録媒体の半径方向に設置された上記ヘッドを挿入する案内溝と、上記ヘッドを駆動するヘッド駆動機構とを備えた光記録装置とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載のように、請求項１において、上記発光媒体は電流の注入により発光する直接遷移型半導体もしくはこれらの材料を含む井戸構造を有する光記録装置とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、請求項１または請求項２において、上記相変化媒体はゲルマニウムとアンチモンとテルルを含む化合物よりなる光記録装置とするものである。
【００１１】
また、請求項４に記載のように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、記録媒体の表面に接触し、もしくはプローブ電流が流れる範囲の微小な間隔をおいて媒体表面に対向し、電流の上記相変化媒体への注入領域がナノメータサイズの領域内に限定されるように、先鋭化した導電性プローブを設置した光記録装置とするものである。
【００１２】
また、請求項５に記載のように、請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体を部分的に結晶化させる温度まで加熱するに足るプローブ電流を流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えた光記録装置とするものである。
【００１３】
また、請求項６に記載のように、請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体を部分的に溶融する温度まで加熱するに足るプローブ電流を流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えた光記録装置とするものである。
【００１４】
また、請求項７に記載のように、請求項４において、上記記録媒体中の発光媒体を励起して発光を生じせしめる手段と、上記発光媒体からの発光を集光する手段が、光ファイバもしくは光導波路の端面に透明電極薄膜をコーティングした構造とした光記録装置とするものである。
【００１５】
また、請求項８に記載のように、請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体の結晶状態を高抵抗結晶から低抵抗結晶へ変化させる温度まで加熱できるプローブ電流と、上記相変化媒体の結晶状態を低抵抗結晶から高抵抗結晶へ変化させる温度まで加熱できるプローブ電流とを流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えた光記録装置とするものである。
【００１６】
また、請求項９に記載のように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドの移動方向の延長上に光導波路を設置し、上記ヘッドおよび上記光導波路の端面に、それぞれヘッドから発射された光を光導波路へ導入するコリメータを設置した光記録装置とするものである。
【００１７】
また、請求項１０に記載のように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記案内溝に沿って電極を設置し、上記電極と常に接触し、かつ導電性プローブと電気的に接続している電極を上記ヘッドの下部に設置した光記録装置とするものである。
【００１８】
また、請求項１１に記載のように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを挿入した案内溝を上記中心軸に対して放射状に単一もしくは複数溝設置した光記録装置とするものである。
【００１９】
また、請求項１２に記載のように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドおよび上記案内溝のそれぞれに櫛歯型電極を形成し、上記の櫛歯型電極間に電圧を印加する電源を具備する光記録装置とするものである。
【００２０】
また、請求項１３に記載のように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドが載るピエゾ素子と、上記ピエゾ素子に三角波の電圧を印加する電源を具備する光記録装置とするものである。
【００２１】
本発明の光記録装置は、導電性プローブから発光媒体の微小領域へ電流を供給する手段と、上記電流で生じる光を集光する手段を搭載したヘッドと、基板上に光透過性があり、かつ上記電流による加熱で電気伝導率が異なる状態に可逆的に変化する相変化媒体と、上記電流により光を放出する発光媒体を基板上に積層した記録媒体を具備した光記録装置であって、ナノピットを形成した記録媒体上の特定の位置に導電性プローブを移動させる（トラッキング）機構と、導電性プローブが移動しても常に安定に電流を供給する機構と、導電性プローブで集光した光を外部の光導波路へ伝送する機構とを装備してリライタブル・テラビットメモリを提供するものである。
具体的には、次に列挙する特徴的構成を採用することにより実現するものである。
【００２２】
すなわち、本発明の光記録装置の第１の特徴は、上記記録媒体が円板状でありその中心軸の周りに回転させる機構と、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動する機構を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の光記録装置の第２の特徴は、上記案内溝の延長上の位置に光導波路を設置し、上記ヘッドおよび上記光導波路の端面に、それぞれヘッドから発射された光が光導波路へ導入するコリメータを設置したことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の光記録装置の第３の特徴は、上記案内溝に沿った電極を設置し、この電極と常に接触し、かつ導電性プローブと電気的に接続している電極を上記ヘッドの下部に設置したことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の光記録装置の第４の特徴は、上記ヘッドが入った上記案内溝を回転軸に対して放射状に単一あるいは複数溝設置したことを特徴とする光記録装置である。
【００２６】
本発明の光記録装置の第５の特徴は、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドおよび案内溝のそれぞれに櫛歯型電極を形成し、これらの櫛歯型電極間に電圧を印加する電源を具備することを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の光記録装置の第６の特徴は、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドが載るピエゾ素子と、上記ピエゾ素子に三角波の電圧を印加する電源を具備することを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の光記録装置は、上記のような構成を採用したことにより、ナノピットへ正確に導電集光プローブを位置決めすることを可能とし、ナノピットによるデータの記録・再生・消去が可能で、さらに一つの記録媒体に対して同時に複数のデータを並列に入出力したり、高速に入出力したりできるテラビット級の超高密度リライタブル・テラビットメモリを実現できる効果がある。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〈実施の形態１〉
ＲＡＭ型光記録装置には、ハードディスクのように記録媒体とプローブが一体化した構成のものと、フロッピディスクや光磁気（ＭＯ）ディスクのように記録媒体を可搬とするものがあるが、本発明はいずれの構成においても適用可能である。
本発明の基本的な実施の形態を、図１を用いて説明する。ここで、１は導電集光プローブ、２は電子（プローブ電流）、３は表面障壁層（表面保護層）、４は相変化媒体、４ａは低抵抗領域でナノピット領域を示す、４ｂは高抵抗領域で初期状態を示す、５は境界層（上部障壁層）、６は井戸層、７は底部障壁層、８は電極（基板が絶縁性の場合）、８′は電極（基板が導電性の場合）、９は基板、１０は光、１１は正孔、１２は発光媒体、１３は記録媒体、１４はパルス電源を示す。
【００３０】
導電集光プローブ１は、例えば先端をナノメータサイズにまで先鋭化した光ファイバの表面に透明導電膜を被覆した構造となっている。透明導電膜の材料の一例として、導電性と透明性が優れた酸化インジウムや酸化亜鉛、あるいはダイアモンドライクカーボンや金属の極薄膜などがある。導電集光プローブ先端は、導電性と透明性を有し、記録媒体１３にトンネル電流を注入すると同時に記録媒体１３からの光を集光する。なお、電流注入は導電プローブで行い、集光は別に設置した集光光学素子（例えばレンズや反射鏡）で行う構成でも可能である。
【００３１】
記録媒体１３は、基板９の表面に、発光媒体１２と相変化媒体４を積層した構造となっている。
発光媒体１２は電流の注入により発光する材料や構造体であり、例えば直接遷移型半導体であるＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ等や、あるいはこれらの材料を含んだ井戸構造がある。具体的な一例として、底部障壁層７がＡｌＡｓ、上部障壁層５がＩｎＧａＰであり、井戸層６がＧａＡｓや、Ａｌ組成比が０.４５より小さいＡｌＧａＡｓからなる構造が知られている。必要に応じて基板９と底部障壁層７との間に光反射層としての電極８（基板が絶縁性の場合）を形成する。
なお、基板９が十分な導電性を有する場合には、これらが電極８′として機能するので電極８は不要となる。
【００３２】
発光媒体１２の上部には相変化媒体４を形成する。相変化材料は注入されたエネルギーによる加熱や冷却により結晶状態とアモルファス状態のいずれかの相に変化する材料であり、具体的にはＧｅＳｂＴｅ系化合物やＩｎＳｂＴｅ系化合物等がある。相変化媒体４としては、これらの相変化材料を単独で使用する場合と、相変化媒体４をＺｎＳ−ＳｉＯ_２膜等で挟んで熱特性を改善した構造で使用する場合などがある。
【００３３】
また、本発明の光記録媒体に用いられる相変化材料として、例えば、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５（ＧｅＳｂＴｅと略記する）のように、高抵抗のＡ相と低抵抗のＢ相が存在し、最高温度の履歴によってＡ相とＢ相との間を可逆的に相変化する材料を用いることもできる。
【００３４】
導電集光プローブ１の先端を記録媒体１３の表面近傍のトンネル電流が流れる距離まで接近させる。トンネル電流が流れる距離は、上記プローブ１と媒体との間に印加されたバイアス電圧に依存するが、通常はナノメータレベルである。また、上記プローブ１を記録媒体１３の表面と接触させてもよい。このときは、トンネル電流よりも大きな電流を媒体に注入することができるが、上記プローブ１や媒体の損耗防止のために、上記プローブ１の媒体への接触圧力を一定にする手段や上記プローブ１と媒体との摩擦を軽減する手段を付加する。この状態で記録媒体１３上の上記プローブ１の相対位置を移動させる構造となっている。
【００３５】
〈実施の形態２〉
本発明の光記録装置の実施の形態を挙げ、図２および図３を用いて説明する。図２（ａ）は、本発明の実施の形態で示したリライタブル・テラビットメモリの導電集光プローブおよび上記プローブの移動機構近傍の平面構成を示す模式図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の断面構成を示す模式図であり、図３（ａ）は、リライタブル・テラビットメモリの全体の平面構成を示す模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の断面構成を示す模式図である。図２、３において、１５は導電集光プローブ、１６は電流、１７は光、１８は記録媒体（光ディスク）、１９は記録媒体の回転駆動機構、２０はヘッド、２１は案内溝、２２は支持構造、２３はヘッド駆動機構、２４は薄膜電極Ａ、２５は薄膜電極Ｂ、２６はコリメータ、２７は光導波路、２８はディスク回転方向、２９はヘッド移動方向を示す。
記録媒体１８は、基板表面に発光媒体と相変化媒体を積層した構造である。ここで、発光媒体は電流により発光する材料であり、相変化媒体は電流による加熱で電気伝導度が大きく異なる２種類の状態に変化し、その状態を安定的に保持する性質を有する材料である。
【００３６】
記録媒体（光ディスク）１８の中心には、記録媒体の回転駆動機構１９により回転する回転軸があり、記録媒体１８は回転軸を中心に円周方向に回転する。回転軸は記録媒体１８の上下にある支持構造２２で支持されている。記録媒体１８の上下の支持構造２２には、ヘッド２０が記録媒体１８の半径方向へ移動できる案内溝２１が形成されていて、この案内溝２１の中に導電集光プローブ１５を搭載したヘッド２０が組み込んである。導電集光プローブ１５は、例えば先端をナノメータサイズまで先鋭化した透明材料の表面に透明導電膜を被覆して導電性と透明性を兼備した構造のものである。
【００３７】
導電集光プローブ１５は記録媒体１８の直上に位置し、導電集光プローブ１５と記録媒体１８の表面との間に数〜数十ｎｍ程度のわずかな空隙を設ける非接触方式と、導電集光プローブ１５を記録媒体１８の表面に接触させる接触方式のいずれもがある。非接触方式では、長期間使用しても導電集光プローブ１５の損耗がほとんどないという利点があるが、電流１６が比較的小さく、また微小な間隔の維持に高度な制御が必要となる。他方、接触方式では、間隔の制御が不要で、大きな電流１６を媒体に注入できる利点があるが、上記プローブや媒体の損耗を防止するために、上記プローブと媒体との摩擦力を軽減する手段が必要である。本発明の光記録装置においては上記いずれの方式であっても適用可能である。
【００３８】
案内溝２１はヘッド２０に対してわずかな間隙を持って支持構造２２に形成された矩形の溝であり、ヘッド２０はこの溝に沿って、記録媒体１８の半径方向に精密に移動することができる構造となっている。
【００３９】
ヘッド２０および案内溝２１にはそれぞれヘッド２０を駆動する機構が形成されている。ヘッド駆動機構２３としては、主に静電気力を用いるものと、電歪効果を利用するものとがある。静電気力を利用する機構では、ヘッド２０と案内溝２１にそれぞれ櫛歯型電極を並べる。ヘッド２０の櫛歯型電極と案内溝２１の櫛歯型電極との間にバイアス電圧を印加することにより、ヘッド２０と案内溝２１に付いた櫛歯型電極間に静電気による吸引力あるいは反発力が生じ、これが駆動力となってヘッド２０は案内溝２１に沿って直線的に任意の位置に移動する。電歪効果を利用する機構では、ヘッド２０の上下をピエゾで挟む。このピエゾに三角波のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧の上昇に伴ってピエゾが横方向に歪む。バイアスを急にゼロにするとピエゾの歪みが戻るが、ヘッド２０は慣性力のためその場に残る。この動作を繰り返すことによりピエゾは首振り運動し、この首振り運動に伴ってヘッドが移動する。いずれの機構でもヘッド２０を案内溝２１に沿って直線往復運動させることが可能となる。
【００４０】
これらのヘッド駆動機構２３や案内溝２１は半導体エッチング・プロセスを用いたマイクロマシン加工技術により微小なサイズでも高精度に加工できる。そのため、ヘッド２０は小型・軽量に作製することができる。
【００４１】
このヘッド２０の記録媒体１８の半径方向への移動と、記録媒体１８の回転を組み合わせて、導電集光プローブ１５を記録面内の任意のピット上へ位置決めするトラッキングを行うことができる。なお、導電集光プローブ１５と記録媒体１８との間隔制御はヘッド駆動機構２３の素子にかかる電圧を変えて、ヘッドを微妙に傾かせることにより制御できる。
【００４２】
また、支持構造２２の上面のヘッド２０がスライドする部分には案内溝２１に並行して薄膜電極Ａ（２４）が線状に形成してある。一方、ヘッド２０下面の薄膜電極Ａ（２４）に接触する部分には薄膜電極Ｂ（２５）が形成してある。ヘッド２０が案内溝２１中を移動するとき、常に薄膜電極Ｂ（２５）が薄膜電極Ａ（２４）上を接触しながらスライドする。これによりヘッド２０が案内溝２１のどの位置に移動しても外部電源からヘッド２０上の導電集光プローブ１５ヘ安定して電流供給できる。この薄膜電極（Ａ）２４、薄膜電極（Ｂ）（２５）はダイアモンドライクカーボン等で形成することができる。
【００４３】
案内溝２１の延長上の支持構造２２上には光導波路２７が形成されている。この光導波路２７は外部光伝送回路や光検出器に繋がっている。一方、ヘッド２０には導電集光プローブ１５で集光した光１７を、この光導波路２７の端面に向かって出射する薄膜導波路が形成されている。ヘッド２０上の薄膜導波路に対向した端面と支持構造２２上の薄膜導波路のヘッド２０に対向した端面には一対のコリメータ２６が形成されていて、これによりヘッド２０上から出射された光１７は平行光となり、ヘッド２０が案内溝２１中を移動してヘッド２０と光導波路２７の距離が変化しても、ヘッド２０からの光１７は外部回路に繋がった導波路に高効率に伝送することができる。
【００４４】
ヘッド２０および案内溝２１、ヘッド駆動機構２３、光導波路２７等は微小であるため、記録媒体１８の半径方向に放射状に複数形成できる。各ヘッド２０は独立して駆動できるので、ヘッド２０ごとにデータの入出力を独立して並列的に行うことができる。また、各ヘッド２０の動作を同期させて実効的にデータの入出力を高速化することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の光記録装置によれば、電流で光を生じる発光媒体と電流で電気抵抗（電気伝導率）が変化する相変化媒体とを基板上に積層した記録媒体と、同一の先端部でプローブ電流の注入と集光を同時に行う導電集光プローブを搭載したヘッドと、このヘッドを記録媒体の半径方向に直線的に移動させる一つもしくは複数の案内溝を放射状に設置し、導電集光プローブヘ電流を供給するスライド式の薄膜電極と、プローブで検出された光を外部光回路もしくは光検出器へ導く光導波路と、ヘッドからの光を光導波路へ並行光として伝送するコリメータを設置することにより、並列的に記録・再生・消去を反復して行える超小型・軽量での高密度リライタブル・テラビットメモリを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１で例示したテラビット級超高密度のＲＡＭ型光記録装置の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施の形態２で例示したリライタブル・テラビットメモリのプローブおよびプローブ移動機構の近傍の構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態２で例示したリライタブル・テラビットメモリの全体の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１…導電集光プローブ
２…電子（プローブ電流）
３…表面障壁層（表面保護層）
４…相変化媒体
４ａ…低抵抗領域（ナノピット）
４ｂ…高抵抗領域
５…境界層（上部障壁層）
６…井戸層
７…底部障壁層
８…電極（基板が絶縁性の場合）
８′…電極（基板が導電性の場合）
９…基板
１０…光
１１…正孔
１２…発光媒体
１３…記録媒体
１４…パルス電源
１５…導電集光プローブ
１６…電流
１７…光
１８…記録媒体（光ディスク）
１９…記録媒体の回転駆動機構
２０…ヘッド
２１…案内溝
２２…支持構造
２３…ヘッド駆動機構
２４…薄膜電極Ａ
２５…薄膜電極Ｂ
２６…コリメータ
２７…光導波路
２８…ディスク回転方向
２９…ヘッド移動方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Due to the explosive increase in the amount of information delivered by high-speed and wide-area communication networks such as the Internet in recent years and the dramatic increase in the size of computer software and the amount of processing data, the capacity of recording devices that hold these information is strongly increasing. It has been demanded. In addition, various electronic devices have been miniaturized and highly functionalized, and there is an increasing need for a small, lightweight, large-capacity recording apparatus that can be mounted on a satellite or a portable (mobile, wearable) communication terminal. Against this background, the required recording capacity has increased by orders of magnitude in a short period of time, 1.55 terabits per 10 cm ² [1 tera (10 ¹² : T) bits per square inch] or more (terabit class) Realization of ultra-high density has been eagerly desired, and its range of use and market size are very large (reference material: “Optical Industry Roadmap” edited by the Optoelectronics Technology Promotion Association). In particular, there is a great demand for rewritable memories that can be recorded, reproduced and erased.
The present invention relates to a structure of a small and light rewritable memory having a terabit-class ultrahigh recording surface density and smaller than a coin size.
[0002]
[Prior art]
With the terabit-class recording surface density, the size of the recording unit (pit) must be extremely small, at a level of about 20 nanometers or less (nanometer = 10 ⁻⁹ m). Will be called nanopits). Conventionally used magnetic recording systems have a physical limit that makes it impossible to maintain magnetic domain inversion when the pit size reaches the nanometer level. As a result, the recording surface density of the magnetic recording system is limited to about 100 giga (10 ⁹ : G) bits / 6.5 cm ² (≈square inch), and it is difficult to realize a terabit class recording apparatus by the magnetic recording system. Has been.
[0003]
In addition, in the conventional optical recording system using laser light focused by a lens, the light irradiation range cannot be reduced to less than half the wavelength of light (submicron level) due to the diffraction limit of light, so that the surface recording density is 10 Gbit / 6.5 cm ^2. The limit is about (.apprxeq.square inch), and it cannot be applied to a terabit class recording apparatus that also requires nanopits.
[0004]
In recent years, an attempt has been made to realize a high-density optical recording apparatus by using light (referred to as near-field light) that oozes out from a probe having an aperture smaller than the wavelength of light and localizes in a region smaller than the wavelength of light. Research has been done. However, the recording / reproduction of nanopits using near light has a small signal-to-noise ratio and is still in the research stage.
[0005]
Therefore, in order to efficiently inject power into the nanopits and detect signal light with a high signal-to-noise ratio, current is injected from a conductive probe with a sharp tip into a minute area of the recording medium, having both transparency and conductivity. A method has been proposed in which light generated by this current is collected by the same conductive probe. A phase change medium whose electrical conductivity is remarkably changed by the current and a light emitting medium that emits light by the current are laminated on a substrate to form a recording medium, and nanopits are formed in the phase change medium by a probe current. The light generated by this current is condensed with high efficiency by the same conductive probe and extracted as an optical signal.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to configure the recording apparatus, tracking for accurately aligning the conductive probe with a predetermined nanopit on the recording medium, current supply to the head, and further, the collected light from the head to the external circuit A mechanism that ensures transmission is required.
However, in the conventional technique, the head is attached to the tip of a long centimeter-sized arm, and this is tracked by adjusting the position with a voice coil or the like. This mechanism has a problem that positioning accuracy is not sufficient and tracking of nanopits is difficult. In addition, there has been no recording apparatus having a structure for transmitting light from a condensing probe whose position is moved by tracking to an external optical waveguide.
Therefore, it is equipped with a mechanism that accurately tracks nanopits due to probe current emission, stably supplies probe current to the moving head, and efficiently transmits the light collected by the probe from the head to the external optical circuit. The realization of nano-pit rewritable terabit memory has been an issue.
Furthermore, in the prior art, it is difficult to mount a plurality of heads in the same device for the reduction in size and weight of the memory and parallel processing, and it has been necessary to solve this problem.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art, and tracking for accurately aligning a conductive probe with a predetermined nanopit on a recording medium, supplying current to a head, and collecting light An object of the present invention is to provide a terabit-class rewritable (re-recordable) optical recording apparatus having a mechanism capable of reliably transmitting an optical head to an external circuit and capable of repeatedly recording, reproducing, and erasing information.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is,
A light-emitting medium that emits light by current injection and a phase-change medium that has optical transparency and reversibly changes electrical conductivity when heated by current are stacked on a substrate. An optical recording apparatus comprising at least a recording medium and a head equipped with a means for injecting current into the recording medium and a means for condensing light generated from the recording medium, the recording medium being a disc A rotary drive mechanism for rotating the disk-shaped recording medium around its central axis, and a guide groove for inserting the head installed in the radial direction of the disk-shaped recording medium, The optical recording apparatus includes a head driving mechanism for driving the head.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the light emitting medium is an optical recording device having a direct transition type semiconductor that emits light by current injection or a well structure including these materials.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the phase change medium is an optical recording device made of a compound containing germanium, antimony, and tellurium.
[0011]
Further, as described in claim 4, in any one of claims 1 to 3, the recording medium is brought into contact with the surface of the recording medium or opposed to the medium surface with a minute interval in a range in which the probe current flows. Thus, the optical recording apparatus is provided with a sharpened conductive probe so that a region where current is injected into the phase change medium is limited to a nanometer size region.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, a probe current sufficient to heat to a temperature at which the phase change medium is partially crystallized is passed between the conductive probe and the recording medium. The optical recording apparatus includes a pulse power supply capable of applying a bias voltage capable of being applied in a pulsed manner.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, a probe current sufficient to heat the phase change medium to a temperature at which the phase change medium is partially melted flows between the conductive probe and the recording medium. Thus, an optical recording apparatus including a pulse power supply capable of applying a bias voltage that can be applied in a pulsed manner is provided.
[0014]
Further, as described in claim 7, in claim 4, the means for exciting the light emitting medium in the recording medium to cause light emission and the means for condensing the light emitted from the light emitting medium are an optical fiber or The optical recording apparatus has a structure in which a transparent electrode thin film is coated on the end face of the optical waveguide.
[0015]
Further, as described in claim 8, in claim 4, heating is performed between the conductive probe and the recording medium to a temperature at which the crystal state of the phase change medium is changed from a high resistance crystal to a low resistance crystal. A pulse power supply capable of applying a bias voltage that can flow a probe current that can be heated to a temperature that changes the crystal state of the phase change medium from a low resistance crystal to a high resistance crystal. The optical recording apparatus is provided.
[0016]
Further, as described in claim 9, in any one of claims 1 to 8, an optical waveguide is installed on the extension of the moving direction of the head, and the end face of the head and the optical waveguide is Each optical recording apparatus is provided with a collimator for introducing light emitted from the head into the optical waveguide.
[0017]
Further, as described in claim 10, in any one of claims 1 to 8, an electrode is installed along the guide groove, always in contact with the electrode, and electrically connected to the conductive probe. The optical recording device has an electrode connected to the bottom of the head.
[0018]
Further, as described in claim 11, the optical recording according to any one of claims 1 to 8, wherein the guide groove into which the head is inserted is provided in a single or a plurality of grooves radially with respect to the central axis. It is a device.
[0019]
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, as a mechanism for moving the head in a radial direction of the recording medium, combs are respectively provided in the head and the guide groove. The optical recording apparatus includes a power source for forming a tooth-shaped electrode and applying a voltage between the comb-shaped electrodes.
[0020]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, as a mechanism for moving the head in a radial direction of the recording medium, a piezo element on which the head is mounted, and the piezo The optical recording apparatus includes a power source that applies a triangular wave voltage to the element.
[0021]
The optical recording apparatus of the present invention is light transmissive on a substrate, a head mounted with a means for supplying current from a conductive probe to a minute region of a light emitting medium, a means for condensing light generated by the current, An optical recording apparatus comprising: a phase change medium that reversibly changes to a state in which electrical conductivity is different by heating by the current; and a recording medium in which a light emitting medium that emits light by the current is laminated on a substrate, A mechanism that moves the conductive probe to a specific position on the recording medium on which the nanopits are formed (tracking), a mechanism that constantly supplies a current even when the conductive probe moves, and a light that is collected by the conductive probe Is provided with a mechanism for transmitting the data to an external optical waveguide, and a rewritable terabit memory is provided.
Specifically, it is realized by adopting the characteristic configuration listed below.
[0022]
That is, the first feature of the optical recording apparatus of the present invention is that the recording medium is disk-shaped and has a mechanism for rotating around the central axis and a mechanism for moving the head in the radial direction of the recording medium. It is characterized by that.
[0023]
Further, the second feature of the optical recording apparatus of the present invention is that an optical waveguide is installed at a position on the extension of the guide groove, and light emitted from the head is respectively transmitted to the end surface of the head and the optical waveguide. It is characterized by installing a collimator to be introduced.
[0024]
According to a third feature of the optical recording apparatus of the present invention, an electrode is provided along the guide groove, and an electrode that is always in contact with the electrode and is electrically connected to the conductive probe is provided below the head. It is characterized by having been installed.
[0025]
A fourth feature of the optical recording apparatus of the present invention is an optical recording apparatus characterized in that the guide groove containing the head is provided in a single or a plurality of grooves radially with respect to the rotation axis.
[0026]
A fifth feature of the optical recording apparatus of the present invention is that, as a mechanism for moving the head in the radial direction of the recording medium, comb-shaped electrodes are formed in the head and the guide groove, respectively. A power supply for applying a voltage therebetween is provided.
[0027]
According to a sixth aspect of the optical recording apparatus of the present invention, as a mechanism for moving the head in the radial direction of the recording medium, a piezoelectric element on which the head is mounted and a power source for applying a triangular wave voltage to the piezoelectric element are provided. It is characterized by this.
[0028]
The optical recording apparatus of the present invention employs the above-described configuration, so that the conductive focusing probe can be accurately positioned in the nanopits, and data can be recorded / reproduced / erased by the nanopits. This has the effect of realizing a terabit-class ultra-high-density rewritable terabit memory that can input / output a plurality of data in parallel to one recording medium or input / output at high speed.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Embodiment 1>
There are two types of RAM type optical recording apparatuses, one having a configuration in which a recording medium and a probe are integrated, such as a hard disk, and the other having a portable recording medium, such as a floppy disk or a magneto-optical (MO) disk. The invention can be applied to any configuration.
A basic embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, 1 is a conductive condensing probe, 2 is an electron (probe current), 3 is a surface barrier layer (surface protective layer), 4 is a phase change medium, 4a is a low resistance region and indicates a nanopit region, and 4b is a high resistance. 5 indicates a boundary layer (upper barrier layer), 6 is a well layer, 7 is a bottom barrier layer, 8 is an electrode (if the substrate is insulating), 8 ′ is an electrode (the substrate is conductive) ), 9 is a substrate, 10 is light, 11 is a hole, 12 is a light emitting medium, 13 is a recording medium, and 14 is a pulse power source.
[0030]
The conductive condensing probe 1 has a structure in which a transparent conductive film is coated on the surface of an optical fiber whose tip is sharpened to a nanometer size, for example. As an example of the material of the transparent conductive film, there are indium oxide and zinc oxide excellent in conductivity and transparency, or ultrathin film of diamond-like carbon and metal. The tip of the conductive condensing probe has conductivity and transparency, and injects a tunnel current into the recording medium 13 and condenses light from the recording medium 13 at the same time. Note that it is also possible to adopt a configuration in which current injection is performed with a conductive probe and light condensing is performed with a separate condensing optical element (for example, a lens or a reflecting mirror).
[0031]
The recording medium 13 has a structure in which the light emitting medium 12 and the phase change medium 4 are laminated on the surface of the substrate 9.
The light-emitting medium 12 is a material or a structure that emits light by current injection, and includes, for example, AlGaAs, GaN, InP, etc., which are direct transition semiconductors, or a well structure including these materials. As a specific example, a structure is known in which the bottom barrier layer 7 is AlAs, the top barrier layer 5 is InGaP, and the well layer 6 is made of GaAs or AlGaAs having an Al composition ratio smaller than 0.45. If necessary, an electrode 8 (when the substrate is insulative) as a light reflecting layer is formed between the substrate 9 and the bottom barrier layer 7.
If the substrate 9 has sufficient conductivity, these function as the electrode 8 ', so that the electrode 8 becomes unnecessary.
[0032]
A phase change medium 4 is formed on the light emitting medium 12. The phase change material is a material that changes into one of a crystalline state and an amorphous state by heating or cooling with injected energy, and specifically includes a GeSbTe-based compound and an InSbTe-based compound. As the phase change medium 4, there are a case where these phase change materials are used alone and a case where the phase change medium 4 is used with a structure in which the thermal characteristics are improved by sandwiching the phase change medium 4 with a ZnS—SiO ₂ film or the like.
[0033]
In addition, as a phase change material used in the optical recording medium of the present invention, for example, there is a high resistance A phase and a low resistance B phase such as Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ (abbreviated as GeSbTe), and the highest A material that reversibly changes between the A phase and the B phase depending on the temperature history can also be used.
[0034]
The tip of the conductive condensing probe 1 is brought close to the distance through which the tunnel current near the surface of the recording medium 13 flows. The distance through which the tunnel current flows depends on the bias voltage applied between the probe 1 and the medium, but is usually on the nanometer level. Further, the probe 1 may be brought into contact with the surface of the recording medium 13. At this time, a current larger than the tunnel current can be injected into the medium, but in order to prevent wear of the probe 1 and the medium, means for making the contact pressure of the probe 1 to the medium constant and the probe 1 A means for reducing the friction between the medium and the medium is added. In this state, the relative position of the probe 1 on the recording medium 13 is moved.
[0035]
<Embodiment 2>
An embodiment of the optical recording apparatus of the present invention will be given and described with reference to FIGS. FIG. 2A is a schematic diagram showing a planar configuration in the vicinity of the conductive condensing probe and the probe moving mechanism of the rewritable terabit memory shown in the embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a schematic diagram illustrating a cross-sectional configuration of FIG. 3A, FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an overall planar configuration of the rewritable terabit memory, and FIG. 3B illustrates a cross-sectional configuration of FIG. It is a schematic diagram. 2 and 3, 15 is a conductive condensing probe, 16 is an electric current, 17 is light, 18 is a recording medium (optical disk), 19 is a rotation driving mechanism for the recording medium, 20 is a head, 21 is a guide groove, and 22 is a support. Structure, 23 is a head driving mechanism, 24 is a thin film electrode A, 25 is a thin film electrode B, 26 is a collimator, 27 is an optical waveguide, 28 is a disk rotation direction, and 29 is a head moving direction.
The recording medium 18 has a structure in which a light emitting medium and a phase change medium are stacked on a substrate surface. Here, the light-emitting medium is a material that emits light by electric current, and the phase-change medium is a material that has the property of changing to two kinds of states having greatly different electrical conductivities when heated by electric current and stably maintaining the state. .
[0036]
At the center of the recording medium (optical disk) 18 is a rotating shaft that is rotated by a rotation driving mechanism 19 for the recording medium, and the recording medium 18 rotates in the circumferential direction around the rotating shaft. The rotating shaft is supported by a support structure 22 located above and below the recording medium 18. A guide groove 21 that allows the head 20 to move in the radial direction of the recording medium 18 is formed in the upper and lower support structures 22 of the recording medium 18, and the head 20 in which the conductive condensing probe 15 is mounted in the guide groove 21. Is incorporated. The conductive condensing probe 15 has a structure in which, for example, the surface of a transparent material whose tip is sharpened to a nanometer size is covered with a transparent conductive film to have both conductivity and transparency.
[0037]
The conductive condensing probe 15 is located immediately above the recording medium 18, and a non-contact method in which a slight gap of about several to several tens of nanometers is provided between the conductive condensing probe 15 and the surface of the recording medium 18. There are any contact methods in which the probe 15 is brought into contact with the surface of the recording medium 18. The non-contact method has an advantage that the conductive condensing probe 15 is hardly worn even if it is used for a long period of time, but the current 16 is relatively small, and advanced control is required to maintain a minute interval. On the other hand, the contact method does not require control of the interval and has an advantage that a large current 16 can be injected into the medium. However, in order to prevent wear of the probe and the medium, means for reducing the frictional force between the probe and the medium. is required. Any of the above methods can be applied to the optical recording apparatus of the present invention.
[0038]
The guide groove 21 is a rectangular groove formed in the support structure 22 with a slight gap with respect to the head 20, and the head 20 can accurately move in the radial direction of the recording medium 18 along this groove. It has a structure that can be done.
[0039]
A mechanism for driving the head 20 is formed in each of the head 20 and the guide groove 21. As the head driving mechanism 23, there are one that mainly uses an electrostatic force and one that uses an electrostrictive effect. In the mechanism using electrostatic force, comb-shaped electrodes are arranged in the head 20 and the guide groove 21 respectively. By applying a bias voltage between the comb-shaped electrode of the head 20 and the comb-shaped electrode of the guide groove 21, electrostatic attraction or repulsive force is generated between the head 20 and the comb-shaped electrode of the guide groove 21. Is generated, and the head 20 moves linearly along the guide groove 21 to an arbitrary position. In the mechanism using the electrostrictive effect, the top and bottom of the head 20 are sandwiched between piezoelectric elements. A triangular wave bias voltage is applied to the piezo. As the bias voltage increases, the piezo is laterally distorted. When the bias is suddenly reduced to zero, the piezo distortion is restored, but the head 20 remains in place due to the inertial force. By repeating this operation, the piezo swings and the head moves with the swing motion. In any mechanism, the head 20 can be linearly reciprocated along the guide groove 21.
[0040]
These head drive mechanism 23 and guide groove 21 can be processed with high precision even with a minute size by a micromachining technique using a semiconductor etching process. Therefore, the head 20 can be made small and light.
[0041]
By combining the movement of the head 20 in the radial direction of the recording medium 18 and the rotation of the recording medium 18, tracking for positioning the conductive condensing probe 15 on an arbitrary pit in the recording surface can be performed. Note that the distance between the conductive condensing probe 15 and the recording medium 18 can be controlled by changing the voltage applied to the element of the head driving mechanism 23 to slightly tilt the head.
[0042]
Further, a thin film electrode A (24) is formed in a linear shape in parallel with the guide groove 21 at a portion where the head 20 on the upper surface of the support structure 22 slides. On the other hand, a thin film electrode B (25) is formed on the lower surface of the head 20 in contact with the thin film electrode A (24). When the head 20 moves in the guide groove 21, the thin film electrode B (25) always slides while contacting the thin film electrode A (24). As a result, even if the head 20 moves to any position in the guide groove 21, current can be stably supplied from the external power source to the conductive condensing probe 15 on the head 20. The thin film electrode (A) 24 and the thin film electrode (B) (25) can be formed of diamond-like carbon or the like.
[0043]
An optical waveguide 27 is formed on the support structure 22 on the extension of the guide groove 21. The optical waveguide 27 is connected to an external optical transmission circuit and a photodetector. On the other hand, the head 20 is formed with a thin film waveguide that emits the light 17 condensed by the conductive condensing probe 15 toward the end face of the optical waveguide 27. A pair of collimators 26 are formed on the end face of the thin film waveguide on the support structure 22 and the end face of the thin film waveguide on the support structure 22 facing the head 20, whereby the light 17 emitted from the head 20 is emitted. Becomes parallel light, and even if the head 20 moves in the guide groove 21 and the distance between the head 20 and the optical waveguide 27 changes, the light 17 from the head 20 is efficiently transmitted to the waveguide connected to the external circuit. be able to.
[0044]
Since the head 20, the guide groove 21, the head drive mechanism 23, the optical waveguide 27, and the like are minute, a plurality of them can be formed radially in the radial direction of the recording medium 18. Since each head 20 can be driven independently, data input / output can be independently performed in parallel for each head 20. In addition, it is possible to effectively speed up the input / output of data by synchronizing the operations of the heads 20.
[0045]
【The invention's effect】
According to the optical recording apparatus of the present invention, a recording medium in which a light emitting medium that generates light by current and a phase change medium in which electric resistance (electric conductivity) changes by current is stacked on a substrate, and a probe at the same tip A head equipped with a conductive condensing probe that simultaneously injects and condenses current and one or more guide grooves that linearly move the head in the radial direction of the recording medium are installed in a radial pattern. By installing a slide-type thin-film electrode that supplies current, an optical waveguide that guides the light detected by the probe to an external optical circuit or photodetector, and a collimator that transmits the light from the head to the optical waveguide as parallel light In addition, there is an effect that it is possible to realize an ultra-compact and lightweight high-density rewritable terabit memory capable of repeatedly recording, reproducing and erasing in parallel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a terabit-class ultra-high-density RAM type optical recording apparatus exemplified in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration in the vicinity of a probe and a probe moving mechanism of a rewritable terabit memory exemplified in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an overall configuration of a rewritable terabit memory exemplified in Embodiment 2 of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 ... Conductive condensing probe 2 ... Electron (probe current)
3. Surface barrier layer (surface protective layer)
4 ... Phase change medium 4a ... Low resistance region (nanopit)
4b ... high resistance region 5 ... boundary layer (upper barrier layer)
6 ... well layer 7 ... bottom barrier layer 8 ... electrode (when substrate is insulative)
8 '... Electrode (when the substrate is conductive)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Board | substrate 10 ... Light 11 ... Hole 12 ... Luminous medium 13 ... Recording medium 14 ... Pulse power supply 15 ... Conductive condensing probe 16 ... Current 17 ... Light 18 ... Recording medium (optical disk)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Recording medium rotation drive mechanism 20 ... Head 21 ... Guide groove 22 ... Support structure 23 ... Head drive mechanism 24 ... Thin film electrode A
25. Thin film electrode B
26 ... Collimator 27 ... Optical waveguide 28 ... Disk rotation direction 29 ... Head movement direction

Claims

基板上に、電流の注入により発光する発光媒体と、光透過性があり、かつ電流による加熱で電気伝導率が可逆的に変化する相変化媒体とを積層してなる記録媒体と、上記記録媒体に電流を注入する手段および上記記録媒体から生じた光を集光する手段を搭載したヘッドとを少なくとも具備する光記録装置であって、上記記録媒体は円板状の記録媒体であり、上記円板状の記録媒体をその中心軸の周りに回転させる回転駆動機構と、上記円板状の記録媒体の半径方向に設置された上記ヘッドを挿入する案内溝と、上記ヘッドを駆動するヘッド駆動機構とを備えたことを特徴とする光記録装置。A recording medium in which a light emitting medium that emits light by injecting a current and a phase change medium that has optical transparency and reversibly changes its electrical conductivity when heated by an electric current are stacked on the substrate, and the recording medium And an optical recording apparatus comprising at least a head mounted with means for injecting current into the recording medium and means for condensing light generated from the recording medium, wherein the recording medium is a disc-shaped recording medium, A rotational drive mechanism for rotating a plate-shaped recording medium around its central axis, a guide groove for inserting the head installed in a radial direction of the disk-shaped recording medium, and a head drive mechanism for driving the head An optical recording apparatus comprising:

請求項１において、上記発光媒体は電流の注入により発光する直接遷移型半導体もしくはこれらの材料を含む井戸構造を有することを特徴とする光記録装置。2. The optical recording apparatus according to claim 1, wherein the light emitting medium has a direct transition type semiconductor that emits light by current injection or a well structure including these materials.

請求項１または請求項２において、上記相変化媒体はゲルマニウムとアンチモンとテルルを含む化合物よりなることを特徴とする光記録装置。3. The optical recording apparatus according to claim 1, wherein the phase change medium is made of a compound containing germanium, antimony, and tellurium.

請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、記録媒体の表面に接触し、もしくはプローブ電流が流れる範囲の微小な間隔をおいて媒体表面に対向し、電流の上記相変化媒体への注入領域がナノメータサイズの領域内に限定されるように、先鋭化した導電性プローブを設置したことを特徴とする光記録装置。4. The injection of current into the phase change medium according to claim 1, wherein the current is in contact with the surface of the recording medium or opposed to the surface of the medium at a minute interval in a range in which a probe current flows. An optical recording apparatus comprising a sharpened conductive probe so that a region is limited to a nanometer-sized region.

請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体を部分的に結晶化させる温度まで加熱するに足るプローブ電流を流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えたことを特徴とする光記録装置。5. A bias voltage capable of flowing a probe current sufficient to heat the conductive probe and the recording medium to a temperature at which the phase change medium is partially crystallized is applied in a pulse manner between the conductive probe and the recording medium. An optical recording apparatus comprising a pulse power supply capable of performing

請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体を部分的に溶融する温度まで加熱するに足るプローブ電流を流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えたことを特徴とする光記録装置。5. The bias voltage according to claim 4, wherein a bias voltage capable of flowing a probe current sufficient to heat the phase change medium to a temperature at which the phase change medium is partially melted is applied between the conductive probe and the recording medium in a pulsed manner. An optical recording apparatus comprising a pulse power source capable of performing the above.

請求項４において、上記記録媒体中の発光媒体を励起して発光を生じせしめる手段と、上記発光媒体からの発光を集光する手段が、光ファイバもしくは光導波路の端面に透明電極薄膜をコーティングした構造であることを特徴とする光記録装置。5. The transparent electrode thin film according to claim 4, wherein means for exciting the light emitting medium in the recording medium to cause light emission and means for condensing the light emitted from the light emitting medium are coated with a transparent electrode thin film on an end face of the optical fiber or the optical waveguide. An optical recording apparatus having a structure.

請求項４において、上記導電性プローブと上記記録媒体との間に、上記相変化媒体の結晶状態を高抵抗結晶から低抵抗結晶へ変化させる温度まで加熱できるプローブ電流と、上記相変化媒体の結晶状態を低抵抗結晶から高抵抗結晶へ変化させる温度まで加熱できるプローブ電流とを流すことができるバイアス電圧をパルス的に印加することが可能なパルス電源を備えたことを特徴とする光記録装置。5. The probe current that can be heated between the conductive probe and the recording medium to a temperature at which the crystal state of the phase change medium is changed from a high resistance crystal to a low resistance crystal, and the crystal of the phase change medium An optical recording apparatus comprising a pulse power supply capable of applying a bias voltage in a pulsed manner to allow a probe current that can be heated to a temperature at which the state is changed from a low resistance crystal to a high resistance crystal.

請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドの移動方向の延長上に光導波路を設置し、上記ヘッドおよび上記光導波路の端面に、それぞれヘッドから発射された光を光導波路へ導入するコリメータを設置したことを特徴とする光記録装置。9. The optical waveguide according to claim 1, wherein an optical waveguide is installed on an extension of the moving direction of the head, and light emitted from the head is respectively transmitted to the end surface of the head and the optical waveguide to the optical waveguide. An optical recording apparatus comprising a collimator to be introduced.

請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記案内溝に沿って電極を設置し、上記電極と常に接触し、かつ導電性プローブと電気的に接続している電極を上記ヘッドの下部に設置したことを特徴とする光記録装置。9. The electrode according to any one of claims 1 to 8, wherein an electrode is provided along the guide groove, and an electrode that is always in contact with the electrode and is electrically connected to a conductive probe is disposed under the head. An optical recording apparatus characterized by being installed in

請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを挿入した案内溝を上記中心軸に対して放射状に単一もしくは複数溝設置したことを特徴とする光記録装置。9. The optical recording apparatus according to claim 1, wherein the guide groove into which the head is inserted is provided in a single or a plurality of grooves radially with respect to the central axis.

請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドおよび上記案内溝のそれぞれに櫛歯型電極を形成し、上記櫛歯型電極間に電圧を印加する電源を具備することを特徴とする光記録装置。9. The comb-shaped electrode according to claim 1, wherein a comb-shaped electrode is formed in each of the head and the guide groove as a mechanism for moving the head in a radial direction of the recording medium. An optical recording apparatus comprising a power source for applying a voltage between electrodes.

請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、上記ヘッドを上記記録媒体の半径方向に移動させる機構として、上記ヘッドが載るピエゾ素子と、上記ピエゾ素子に三角波の電圧を印加する電源を具備することを特徴とする光記録装置。9. The mechanism according to claim 1, wherein a mechanism for moving the head in a radial direction of the recording medium includes a piezoelectric element on which the head is mounted, and a power source that applies a triangular wave voltage to the piezoelectric element. An optical recording apparatus.